Обґрунтування раціональних режимів світлофорного регулювання з урахуванням характеристик транспортних потоків і поведінки пішоходів

Abstract

Робота присвячена вибору раціональних (за тривалістю) режимів світлофорного регулювання, за яких зменшується кількість та тривалість затримок у транспортних потоках та вірогідність скоєння дорожньо-транспортних подій, які є наслідком поведінки учасників дорожнього руху. Розроблено метод вибору раціональних режимів світлофорного регулювання на основі мінімізації кількості порушень пішоходами вимог сигналів світлофора залежно від рівня завантаження смуг руху транспортним потоком та максимальної довжини черги транспортних засобів на підході до стоп-лінії. Оцінка раціональності здійснюється з урахуванням одночасного впливу таких чинників: рівня завантаження проїзної частини, тривалості заборонного сигналу світлофора, кількості порушень пішоходами правил дорожнього руху та максимальної довжини черги транспортних засобів. У роботі вперше розроблено модель зміни кількості порушень пішоходів залежно від рівня завантаження перехресть різних типів, розроблено модель визначення максимальної довжини черги залежно від рівня завантаження та частки заборонного сигналу на смузі руху в циклі регулювання, запропоновано рекомендації щодо вибору раціональних режимів світлофорного регулювання залежно від затримки транспорту, планувальних параметрів вулично-дорожньої мережі та поведінки пішоходів. Работа посвящена выбору рациональных (по продолжительности) режимов светофорного регулирования, при которых уменьшается количество и продолжительность задержек в транспортных потоках и вероятность совершения дорожно-транспортных происшествий, которые являются следствием поведения участников дорожного движения. Разработан метод выбора рациональных режимов светофорного регулирования на основе минимизации количества нарушений пешеходами требований сигналов светофора в зависимости от уровня загрузки полос движения транспортным потоком и максимальной длины очереди транспортных средств на подходе к стоп-линии. Оценка рациональности осуществляется с учетом одновременного воздействия таких факторов: уровня загрузки проезжей части, продолжительности запрещающего сигнала светофора, количества нарушений пешеходами правил дорожного движения и максимальной длины очереди транспортных средств. В работе впервые: разработана модель изменения количества нарушений пешеходов в зависимости от уровня загрузки перекрестков различных типов; разработана модель определения максимальной длины очереди в зависимости от уровня загрузки и доли запрещающего сигнала на полосе движения в цикле регулирования; предложены рекомендации по выбору рациональных режимов светофорного регулирования в зависимости от задержки транспорта, планировочных параметров улично-дорожной сети и поведения пешеходов. The paper is dedicated to choose of rational (by duration) regimes of traffic light control, during which number and duration of delays in traffic flows and probability of commission of road traffic incidents, which are the result of road users behavior, reduces. Backgrounds for these negative phenomena are: variation of traffic intensity, when pedestrian, during continuous restrictive signals for him, can start to cross the roadway that is unexpected for vehicle driver, especially in nighttime; observation the requirements of only regulatory documents during designing the elements of road network that is not always adequate for different functional areas of settlements and movement conditions of its users; absence of distinct regulation of traffic light control parameters limits which would create its rational regimes taking into account traffic flow characteristics and pedestrian behavior. Such methods are proposed: determination the change of pedestrian patient waiting time in different control regimes and roadway parameters; investigation of traffic flow delays depending from control parameters. In the paper experimental research on pedestrian behavior are conducted on controlled intersections for different functional areas and in different daytime and also dynamic parameters in traffic flow are investigated. Methods for choose the rational regimes of traffic light control is developed, based on minimization of number of violations by pedestrians requirements of traffic light signals depending from volume-capacity ratio and maximum queue length on approach to the stop-line. Estimation of rationality is performed with consideration of simultaneous influence of such factors: volume-capacity ratio, duration of traffic light restrictive signal, number of violations by pedestrians and maximum queue length. On this basis in program software MATLAB the model for choose the rational control regime is developed, taking into account intersection type which (type) depends from traffic flow characteristics, pedestrian behavior and movement conditions. In this paper first: the model for change the number of violations of pedestrians is developed, depending on volume-capacity ratio on intersections of different types; the model for determination maximum queue length is developed, depending from volume-capacity ratio and restrictive signal rate on the line in control cycle; recommendations about choose the rational regimes of traffic light control are proposed, depending from traffic delay, planning parameters of road network and pedestrian behavior. For determination of vehicle queue length specialized program software VISSIM is chosen, in the base of which Wiedemann model is laid. The main idea of the model is that driver of the vehicle that moves with higher speed starts to slow down after he reached his individual limit of perception the distance from the front vehicle which moves behind him when the distance to him starts to percept as insufficient. Received simulation model of queue length depending on traffic flow intensity and permissive signal duration is adequate and can be used in further research. Simulation results indicate that use of proposed values of volume-capacity ratio and the restrictive signal fraction on the lane in traffic light control cycle for determining the maximum vehicle queue length before stop-line testify about existence bigger possibilities in traffic situation simulation. Depending from available information and peculiarities of the task it can be possible to formalize the scheme of justification the rational regimes of traffic control with the aim of determination such its value that vehicle queue wouldn’t block the previous intersection. An increase of restrictive signal duration increases the most the share of pedestrians who cross the pedestrian crossing on restrictive traffic light signal for type I intersections which point on the necessity of implementation the traffic light cycle duration regulation near places of huge pedestrian flow generation. Rational regimes, received by simulation (using program software PTV VISSIM and MATHLAB) the traffic flow drive taking into account necessity for pedestrian movement and, based on regularities of vehicle queue formation on the lane before the stop-line on controlled intersection, it was stated that with two-phase control traffic light cycle duration should be 25 – 70 s, three-phase – 40 – 90 s and four-phased – 60 – 120 s.